董宇玮
中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司 甘肃省兰州市 730050
摘要: 为解决传统电网调频自适应控制方法对荷电状态控制存在功率缺额的问题，开展面向复合储能的清洁能源电网调频自适应控制方法的设计。在设计方法时，忽略或降低外转换器等功耗对电网储电池负载功率的影响，定位电网平衡运行功率的关系，计算复合储能清洁能源电网单个储电池负载功率。并在功率自动调节分配的条件下，实现对复合储能调频的自适应控制。最终结合对比实验结果，证明设计的自适应控制方法可为电网的正常运行提供功率缺额。
关键词：复合储能；清洁能源电网；调频自适应控制；
中图分类号:TP273.2文献标识码:A
0引言
清洁能源电网作为我国能源与动力工程建设中的主流内容，通过清洁能源的应用，保证电网的环保性。在该电网的运行过程中，必然会存在电流转换导致的损耗问题。为保证电网运行的经济性原则，对其进行调频自适应控制是实现此目标的有效途径。在我国，以往针对此方面的研究中，主要是通过计算清洁能源电网运行频率的方式，找到自适应控制的匹配值，但传统控制方法在实际应用中存在控制效率低的问题[1]。为解决传统控制方法中存在的不足，复合储能作为一种复合型的储能单元，能够通过调峰、调频模式的相互转换，保证电能的利用率，改善其控制质量，进而提高其调频控制效率。基于此，在复合储能的前提下，针对清洁能源电网，设计一种新型调频自适应控制方法，致力于从根本上提高其调频自适应控制效率，为保证清洁能源电网的经济性提供切实可行的方法支持。
1面向复合储能的清洁能源电网调频自适应控制方法
1.1计算复合储能清洁能源电网单个储电池负载功率
为解决清洁电网的调频问题，采用对复合储能清洁能源电网结构进行深度分析的方式，计算复合储能清洁能源电网单个储电池负载功率[2]。在此过程中，应先明确清洁能源电网是由光伏能、风能、潮汐能等清洁能源在电子转换器的支撑下实现供电。在供电过程中，单元光伏与电动机机组共同发电，AC电流被转换为DC电流，母线交流电发生直接转变[3]。
假定在复合储能的清洁能源电网中，电网蓄电池的数量表示为n，超级电容组为1个。可直接使用下述计算公式，在避免电网孤岛运行的条件下，忽略或降低外转换器等功耗对电网储电池负载功率的影响[4]。此时，电网平衡运行功率的关系为：
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1.2基于功率自动调节分配的复合储能调频自适应控制
在掌握清洁能源电网单个储电池负载功率的基础上，对其进行调频自适应控制，确保每个供电电池的内部能量均可以在运行中处于一种相对均衡的状态。为此，本章采用对储电池进行功率自动调节分配的方式，建立复合储能调频自适应控制框架。如图1所示。
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图1 复合储能调频自适应控制框架
如上述图1所示，Bat表示为储电池导入电流；PWM表示为电流分配行为。在对电流进行分配的过程中，需要结合电池的实时运行状态，对其分配系数进行计算，并结合分配系数的有效调用，实现对电网调频的自适应控制。当储电池处于放电状态时，电流分配系数呈现一种上升趋势，此时荷电状态下的分配系数较小，需要对其进行分配系数上调处理，确保电网运行处于一种均衡状态。与之相反，当储电池处于充电状态时，电流分配系数呈现一种下降趋势，此时荷电状态下的分配系数较高，需要对其进行分配系数下调处理，确保电网运行处于一种均衡状态[5]。综上所述，通过调整电流分配系数的方式，实现对电网功率的自动调节分配，以此完成对本文方法的设计。
2对比实验
为进一步证明本文提出的面向复合储能的清洁能源电网调频自适应控制方法在实际应用中的效果，本文将该方法与传统控制方法同时应用到相同电网当中，开展如下对比实验：
设置该电网的光伏功率为550W，直流母线的电压为55V，当直流母线电压的数值在48V~52V范围内时，则储能系统无法进入到工作状态。选择一台冲击电容和两台蓄电池作为复合储能系统，设置超级电容器的容量为28.5F，两组蓄电池的总容量为4A·h，假设在初始状态下荷电容量使用量分别为35%和55%，分别利用两种控制方法对其进行控制，并将最终得到的实验结果进行记录，如表1所示的实验结果对比表。
表1 两种控制方法实验结果对比表
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由表1可以看出，本文控制方法与传统控制方法相比，所提供的运行功率明显本文方法更解决电网所需实际运行要求。同时，本文控制方法为电网的正常运行提供了功率缺额，能够使电网在运行的过程中始终保持稳定状态。
3结束语
本文提出一种面向复合储能的清洁能源电网调频自适应控制方法，并通过对比实验进一步证明，本文提出的面向复合储能的清洁能源电网调频自适应控制方法在实际应用中能够发挥原有优势的基础上，为电网稳定运行提供保障。
参考文献
[1] 颜克甲,于海生,孟祥祥,等. 基于扰动观测器的双容水箱液位系统自适应滑模控制[J]. 自动化与仪表,2021,36(2):16-20+26.
[2] 王海,刘根锋,侯忠生. 高速列车数据驱动无模型自适应容错控制[J/OL]. 控制与决策:1-10
[3] 李硕,马顺,李艳山,等. 高速列车非线性空气悬架自适应反步控制研究[J]. 噪声与振动控制,2021,41(1):145-149+154.
[4] 马文轩,李斌,王一振,等. 受端混联型LCC-MMC直流输电系统的自适应电压协调控制方法[J/OL]. 高电压技术:1-10
[5] 方昱斌,朱晓锦,高志远,等. 多频线谱激励下的混合自适应微振动主动控制[J]. 振动.测试与诊断,2021,41(1):96-104+202.